Anda pasti pernah mendengar kata "kekuatan" digunakan dalam segala macam cara, kebanyakan dari mereka tidak jelas ("medan gaya", "gaya medan magnet") atau tidak terkait dengan ilmu fisika ("permainan gaya", "pertarungan memaksa.")
Gaya dalam fisika adalah segala sesuatu yang bertindak untuk mempercepat sesuatu dengan massa. Ada sejumlah persamaan yang menghubungkan gaya dengan besaran lain, seperti kerja, tekanan, dan energi, tetapi yang paling mendasar adalahF = ma, yang menyatakan bahwa massasayamengalami percepatanSebuahketika mengalami gaya totalF, bekerja dalam arah tertentu dengan besaran tertentu.
Karena mengetahui nilai-nilai spesifik gaya sangat penting dalam rekayasa dan industri lain di seluruh dunia, instrumen untuk menentukan gaya secara tepat mudah diperoleh.
Satuan Kekuatan
Satuan SI (metrik) untuk gaya adalah newton (N), sedangkan satuan SI untuk massa dan percepatan adalah kilogram (kg) dan meter per detik kuadrat (m/s2). Jadi N adalah satuan turunan, dan diterjemahkan menjadi kg m/s2.
Karena setiap medan gravitasi cenderung mempercepat semua massa dalam jangkauannya, hasilnya adalah apa yang manusia sebut berat dalam istilah sehari-hari. Jadi skala rumah tangga atau klub kesehatan adalah semacam pengukur kekuatan, karena sementara itumenampilkanmassa Anda dalam kilogram (atau berat setara Anda dalam pound) itu sebenarnyaPengukuranberat Anda sebagai akibat gravitasi, di Bumi sama dengan 9,81 m/s2.
Hukum Hooke
Sebagian besar pengukur gaya yang mungkin Anda temui memanfaatkan prinsip yang disebut hukum Hooke, dinamai Robert Hooke, yang karyanya pada tahun 1600-an membentang fisika, kimia, biologi dan hampir semua bidang penyelidikan lainnya selama masa ilmiah yang cepat ini kemajuan.
Hukum menyatakan bahwa gaya yang diperlukan untuk meregangkan bahan elastis (seperti pegas) pada jarak tertentu sebanding dengan jarak pegas diregangkan dari titik keseimbangannya:
Tanda negatif menunjukkan bahwa gayamenentangperegangan, yang sama besarnya tetapi justru berlawanan dalam jarak.
Penerapan Hukum Hooke Selain Meteran Gaya
Hukum Hooke telah diterapkan di setiap bidang teknik dan konstruksi yang dapat Anda sebutkan atau bahkan bayangkan. Pada hari-hari awal pembuatan jam, pegas sangat penting untuk memastikan fungsi yang tepat, karena ketepatan waktu pada abad ke-17 dan ke-18 belum sepenuhnya menjadi masalah sinkronisasi GPS.
Hukum Hooke telah digunakan dalam pembuatan manometer (pengukur tekanan), peralatan di dunia akustik dan seismisitas, dan, sebagai abad ke-21 berlangsung, dalam aplikasi nanoteknologi juga. Tetapi kegunaannya dalam pengukur gaya sederhana mungkin merupakan cara termudah untuk menjelaskannya bahkan hingga hari ini.
Pengukur Kekuatan: Pengukur Pegas
Hukum Hooke dapat diterapkan pada pegas pada permukaan horizontal, sehingga gaya yang diberikan pada objek oleh gravitasi seimbang dengan gaya ke atas permukaan (gaya normal). Jika gaya yang diperlukan untuk meregangkan pegas 1,5 m adalah 300 N, Anda dapat menghitungkdalam hukum Hooke,konstanta musim semi:
F=-kx\menyiratkan 300\text{ N}=k (1.5\text{ m})\menyiratkan k = 200\text{N/m}
SEBUAHpengukur kekuatanbukan konstruksi vertikal, dan memiliki pegas yang dikalibrasi sedemikian rupa sehingga massa dikenai subjected Gravitasi bumi akan menggerakkan pegas ke bawah dari posisi diamnya (keseimbangan) dengan diketahui, tetap jumlah. Jadi massa 10 kg diketahui memiliki berat (1 kg) (9,81 m/s2) = 98,1 N, dan pengukur gaya dapat diberi label sesuai dengan prinsip ini.
Perhatikan bahwa untuk meregangkan pegas atau benda elastis dua kali jarak yang telah diregangkan, gaya harus diterapkan dua kali dan seterusnya, seperti yang ditentukan oleh hukum Hooke. Pada kenyataannya, tidak ada bahan yang elastis sempurna, dan semua pegas rusak, baik karena "aus" atau putus secara traumatis di bawah tekanan atau regangan yang cukup.